目錄TOC\o"1-2"\h\u10799 131140第1章緒論 43341.1 449641.2 7821.3 8134751.4 19144131.5 22219301.6 229719第2章內(nèi)陸河流域干旱形成演化機(jī)理分析 2360372.1 23184562.2 29244882.3 34128252.4 4229205第3章基于二元水循環(huán)的干旱演化模擬模型 43174513.1 43122883.2SWAT 45157873.3 50314493.4 5517328第4章內(nèi)陸河流域干旱綜合評(píng)估模型 5638984.1 5612444.2 6531718在指標(biāo)矩陣Xn×m中，有些指標(biāo)值越大越優(yōu)，稱為正指標(biāo)（ 66114984.3 68157804.4 73116724.5 7638444.6 8420435第5章瑪納斯河流域干旱過程模擬 86131485.1 86223545.2SWAT 93323685.3 10551245.4 12198995.5 12622529第6章瑪納斯河流域干旱綜合評(píng)估 12776346.1 127158306.2 132196046.3 142190486.4 152121426.5 1633783第7章干旱風(fēng)險(xiǎn)管理與調(diào)控 16419657.1 16420891 166106547.2 167176957.3 169310227.4 17013759第8章干旱演化模擬與風(fēng)險(xiǎn)調(diào)控平臺(tái) 171288008.1 171160838.2 174103128.3 177158898.4 179225088.5 184173218.6 192132408.7 195276908.8 198425第9章主要成果與展望 199150059.1 199167959.2 20031873 201第1章緒論1988表1.1我國2000—2011冀、陜北、遼西、魯西北等；20世紀(jì)80年代以后，我國華北地區(qū)持續(xù)偏旱；進(jìn)入90干旱從華北平原向黃河上中游地區(qū)、漢江流域、淮河流域、四川盆地?cái)U(kuò)展［2］。2009我國旱災(zāi)造成了嚴(yán)重的直接和間接損失。1949—1997年全國平均每年受旱面積3.1億畝，相當(dāng)于全國耕地面積的15，其中成災(zāi)面積1.26億畝。1951—2006年年均因旱受災(zāi)面積為3.29億畝，是同期年均雨澇受災(zāi)面積的2.25倍。20世紀(jì)90年代后，由于受氣候變化和旱災(zāi)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的影響越來越大，造成更加嚴(yán)重的損失。21有近千萬人因旱出現(xiàn)臨時(shí)性飲水困難。2008年，干旱造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)10新疆北部發(fā)生春夏秋連旱，旱情僅次于1974年，是歷史上第二個(gè)嚴(yán)重干旱年，造成2.8億畝天然草場(chǎng)干枯，高達(dá)70水資源減少，全疆湖泊、水庫水質(zhì)總體處于中度污染。2009年，全國有2.74億畝耕地面積受旱。2010年，僅西南5省的世紀(jì)大旱就造成5000多萬人受災(zāi)，農(nóng)作物受災(zāi)面積近0.75億［3］性［2］。干旱在所有氣候區(qū)都可能出現(xiàn)，只是在不同氣候區(qū)表現(xiàn)出不同的特征，這就需要理和由單一的農(nóng)業(yè)抗旱向生產(chǎn)、生活、生態(tài)全面抗旱轉(zhuǎn)變等減災(zāi)新思路的提出，干旱展具有重要的戰(zhàn)略意義。級(jí)量化資料，分析了陜西歷史旱災(zāi)發(fā)生的規(guī)律；宮德吉等［7］對(duì)內(nèi)蒙古地區(qū)旱災(zāi)致災(zāi)因子調(diào)蓄、作物不同生育期及人類活動(dòng)對(duì)旱災(zāi)也產(chǎn)生影響；王石立等［8］根據(jù)華北地區(qū)冬小麥地區(qū)冬小麥旱災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；李翠金［9］分別采用降水距平和區(qū)域性干旱指數(shù)進(jìn)行了單估模式；朱琳等［10］以實(shí)際產(chǎn)量和趨勢(shì)產(chǎn)量計(jì)算得到的氣象減產(chǎn)量確定旱災(zāi)強(qiáng)度，并根據(jù)黃朝迎［14］分析了長(zhǎng)江流域40年來旱澇災(zāi)害的統(tǒng)計(jì)特征；李柞泳等［15］采用分形理論間范圍內(nèi)的無標(biāo)度性；郭毅等［16］采用標(biāo)度變換法測(cè)算了隴中地區(qū)1368—1948年各旱災(zāi)等量造成的損失程度進(jìn)行評(píng)估，建立了區(qū)域棉花旱災(zāi)損失評(píng)估模型；馮利華［18］性，對(duì)中國主要河流177個(gè)站的干旱特性作了統(tǒng)計(jì)分析，以年徑流量序列的負(fù)輪長(zhǎng)（（）模型均為時(shí)間離散、狀態(tài)離散的動(dòng)力學(xué)模型，是模擬預(yù)測(cè)中比較常用的方法；灰色關(guān)聯(lián)分析方法是根據(jù)因素之間發(fā)展趨勢(shì)的相似或相異程度，亦即灰色關(guān)聯(lián)度因素間關(guān)聯(lián)程度的一種方法，灰色關(guān)聯(lián)度分析對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)發(fā)展變化態(tài)勢(shì)提供了量化計(jì)算，適合動(dòng)態(tài)歷程分析。［33］Markov模型預(yù)測(cè)了寧南山區(qū)旱情，陳育峰［35］李克讓等［38］利用全國160個(gè)站1951—1991年逐月的降水資料，根據(jù)前期降水短缺干旱指數(shù)分析了我國干旱的時(shí)空特征，指出我國主要存在四個(gè)干旱中心：黃淮海、東南沿海、西南和東北西部，并指出全國受災(zāi)和成災(zāi)面積存在三個(gè)高值期；潘耀忠［39］［40］基于中國省級(jí)報(bào)刊自然災(zāi)害數(shù)據(jù)庫分析并重建了1949—2000 方面，朱琳等［10］降水量距平百分率對(duì)黑龍江1971—2000［55］的自然災(zāi)害多指標(biāo)或指標(biāo)體系評(píng)估研究工作［56，57］從而為新一代自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃理論與方法研究提供了科學(xué)依據(jù)［59］。顧穎等［60］應(yīng)用數(shù)降水標(biāo)準(zhǔn)化變量和指數(shù)［62］、短期干旱預(yù)警指數(shù)［63］、徑流指數(shù)［64］，多要素綜合指標(biāo)帕爾默旱度模式［65］驗(yàn)證［62，66］。郭鈮等［67］指出西北干旱半干旱地區(qū)下墊面狀況復(fù)雜，植被指數(shù)能夠精確反映地表植被及其變化，對(duì)西北地區(qū)植被研究具有重要意義；利用1982—2003年數(shù)據(jù)計(jì)算植被指數(shù)，對(duì)比分析了不同氣候區(qū)與降水量距平百分率的關(guān)系，指出能較好地反映西北大部分氣候干旱發(fā)生、發(fā)展和時(shí)空分布，并針對(duì)西北不同生態(tài)系杰等［69］氣孔導(dǎo)度3種作物干旱指標(biāo)隨時(shí)間的變化和對(duì)氣象因子的響應(yīng)。李香云等［70］基于月尺度流域6個(gè)出山口水文站水文系列的干擾特征。徐素寧等［71］探討了近50年來瑪納斯河流量的變化與年降水和氣溫的關(guān)系。程維明等［72］的可能性。李自珍、韓麗等［78，79］不理想事件的概率及其后果的嚴(yán)重性，定量上可用風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)（，）表示，其中：P為不理想事件發(fā)生的概率，為該事件產(chǎn)生的不利后果。許學(xué)工等［80］認(rèn)為，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)［82］生態(tài)安全與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系可以用圖1.1圖1.1樹木滋生、宜于人居住的地方”。賈寶全［85］變、實(shí)施有序管理的重要途徑［86，87］。方創(chuàng)琳等［88］綠洲區(qū)土地利用土地覆被變化的結(jié)果，因此，可通過分析干旱區(qū)景觀格局的演替規(guī)律來揭示人類活動(dòng)和綠洲景觀格局變化的關(guān)系，以評(píng)價(jià)綠洲生態(tài)安全狀況［89，90］［91］以黑河下游額濟(jì)納荒漠綠洲為研究對(duì)象，利用20世紀(jì)80年代和90的驅(qū)動(dòng)力。角媛梅等［92］（elasticity）、周期穩(wěn)定性（periodicstability）和軌跡穩(wěn)定性（trajectorystability）等描述個(gè)穩(wěn)定態(tài)，穩(wěn)定態(tài)之間存在“閾值和斷點(diǎn)（thresholdsandbreakpoints）”。馬世駿［94］認(rèn)潘曉玲［102］通過討論綠洲蒸散與局地氣候、植被覆蓋、作物生理生態(tài)指標(biāo)、下墊面之間的相互關(guān)系，指出綠洲的穩(wěn)定性與這些因素的相互作用密切相關(guān)。周躍志［103］指出機(jī)理等基本問題。鄧永新等［104］用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法模擬了由人工綠洲、天然綠洲和水資變化，則綠洲的規(guī)模就不會(huì)發(fā)生大的改觀。姜逢清等［106］出了綠洲規(guī)模閾值，并建立了預(yù)警指標(biāo)體系。王兮之等［107］對(duì)荒漠—綠洲景觀類型進(jìn)行分類并形成策勒綠洲的景觀分類圖，從斑塊、類型和景觀三個(gè)水平上詳細(xì)計(jì)算了70應(yīng)的參數(shù)和景觀指數(shù)，定量揭示了策勒綠洲的景觀分布格局與類型特征。羅格平等［108］［109］生態(tài)保護(hù)或目標(biāo)恢復(fù)的思路；1994年ndn［114］有關(guān)生境破碎化一文的發(fā)表，再次引起生態(tài)學(xué)者及生態(tài)管理者對(duì)生態(tài)閾值的興趣和廣泛關(guān)注；徐明等［115］通過建立分室模型的信息是21趨勢(shì)［120］。水利信息化，尤其是數(shù)字流域的建設(shè)，要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，深入開發(fā)趨勢(shì)。以“數(shù)字清江數(shù)字都江堰數(shù)字黃河數(shù)字長(zhǎng)江數(shù)字黑河南水北調(diào)工程”等重大工程為依托，國內(nèi)許多學(xué)者研究了虛擬仿真技術(shù)在流域中的應(yīng)用，取得了豐碩成果。域方面，張尚弘等［125］開發(fā)了以三峽壩區(qū)虛擬查詢仿真系統(tǒng)和三峽與葛洲壩間梯級(jí)調(diào)度仿真系統(tǒng)；李月臣等［126］利用dsgne的ul交互進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，實(shí)現(xiàn)了三峽庫區(qū)的飛行模擬；黃健熙等［127］開發(fā)了基于的荊江模型數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了屬性信息的查詢和分析功能；黃少華等［128］開發(fā)了烏江彭水［133］研發(fā)了南水北調(diào)中線工程三維仿真系統(tǒng)，張尚弘等［134］形調(diào)度的問題；胡孟等［135］構(gòu)建了南水北調(diào)中線北京段輸水系統(tǒng)三維虛擬仿真系統(tǒng)。在黃土高原研究方面，王道軍等［136］研究了黃土高原農(nóng)業(yè)景觀中多級(jí)環(huán)狀水平梯田為微地貌的三維形態(tài)建模方法與技術(shù)流程；紀(jì)翠玲等［137］應(yīng)用分形方法對(duì)黃土高原地貌形態(tài)進(jìn)時(shí)動(dòng)態(tài)立體技術(shù)開發(fā)了小流域虛擬現(xiàn)實(shí)景觀［138，139］；段軍彪等［140］實(shí)現(xiàn)了黃土丘陵溝壑［141］利用ErdasImagine的VisualGIS模塊實(shí)現(xiàn)了黑河流域的三維飛行模擬；甘治國等［142］行了大量探索和研究。黃文波等［143］基于ga上游流域仿真系統(tǒng)；江輝仙等［144］應(yīng)用技術(shù)建立了水土流失三維仿真系統(tǒng)；胡少軍等［145］構(gòu)建了寶雞峽楊凌二支渠渠系仿真系統(tǒng)，真實(shí)再現(xiàn)了寶雞峽渠的景觀；宋洋等［146］研究了基于VR文、農(nóng)業(yè)和生態(tài)干旱形成機(jī)理；歸納自然-人工二元水循環(huán)特征，分析平原區(qū)水資源利用干旱類型間轉(zhuǎn)化的主要影響因素?；诙h(huán)理論和分布式水文模型——SWAT（SoilandWaterAssessment干旱評(píng)估理論方法在典型流域的應(yīng)用研究。選擇天山北坡的瑪納斯河流域?yàn)檠芯繀^(qū)，在充分了解掌握流域概況和未來氣候變化趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，對(duì)模型所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行制備和處理，模擬并預(yù)測(cè)增溫、增雨兩種情景下瑪納斯河流域1981—2007評(píng)估；根據(jù)評(píng)估結(jié)果，以為圖形制作工具，進(jìn)行部分單指標(biāo)評(píng)估結(jié)果、典型年干旱綜合評(píng)估結(jié)果和2007最后探討分析基于水資源合理優(yōu)化配置原理的流域干旱風(fēng)險(xiǎn)管理模式和調(diào)控技術(shù)手段。圖1.2在資料獲取方面，不僅利用模型技術(shù)，還綜合利用、等技術(shù)手段。資源環(huán)境的遙感研究與應(yīng)用領(lǐng)域涉及資源、生態(tài)、環(huán)境、農(nóng)業(yè)等，尤其在土地覆被土地利用、植被信息，實(shí)現(xiàn)生態(tài)干旱的監(jiān)測(cè)與評(píng)估。具有強(qiáng)大的空間分析功能，結(jié)合獲取的空展示方面發(fā)揮了較大作用。第2章內(nèi)陸河流域干旱形成演化機(jī)理分析件，人為因子包括土地利用方式、種植結(jié)構(gòu)、人口和水利設(shè)施等［147］。但由于干旱成因減少，水文上是河川徑流量減少，農(nóng)業(yè)上是土壤含水量降低。也有學(xué)者不同意經(jīng)濟(jì)干旱的提法，而把它看作是干旱對(duì)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)影響［193］。由于社會(huì)高，除非特殊年份，基本不發(fā)生缺水問題，本書未將其單獨(dú)評(píng)估。（vegetationindex）圖2.1大小，通常定義為隨機(jī)事件的標(biāo)準(zhǔn)差（）與其均值（）的比值，即（）（）。風(fēng)險(xiǎn)事件的概率分布越分散，即實(shí)際結(jié)果偏離期值的概率越大，標(biāo)小以及損失程度，即： 情景分析法（scenariosanalysis），是SHELL公司的科研人員PierrWark于1972對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，美國環(huán)境保護(hù)署（U.SEnvironmentalProtectionAgency，EPA）提出圖2.2旱年份（見表2.2），表2.11480—1948 表2.21949—1990 旱）。各省份農(nóng)業(yè)災(zāi)情年際統(tǒng)計(jì)見表2.3～表2.5。資料來自文獻(xiàn)［152］表2.3西北各省區(qū)1949—1990表2.4表2.5對(duì)西北地區(qū)干旱問題的研究，早在20世紀(jì)50年代末高由禧等［153］就進(jìn)行過融冰化雪改變西北干旱面貌的試驗(yàn)；九五期間，國家重大科技項(xiàng)目03成機(jī)制開展了較系統(tǒng)深入的研究。概括起來，西北地區(qū)氣象干旱的影響因素主要有［154］［155］［156］程加大，水資源在形成轉(zhuǎn)化的同時(shí)支撐了山地生態(tài)系統(tǒng)。出山口以下為降水稀少的平原散發(fā)和滲漏，最終消失。平原盆地上中游的沿河兩岸，屬于徑流消耗和地表-地下水強(qiáng)烈轉(zhuǎn)化區(qū)，50以上的出山口徑流支撐了人工綠洲生態(tài)系統(tǒng)；平原盆地下游和人工生態(tài)系統(tǒng)以瑪納斯河流域?yàn)槔?，?nèi)陸河流域天然水循環(huán)模式見圖2.3（圖中箭頭方向代表水循環(huán)轉(zhuǎn)化方向，數(shù)字代表轉(zhuǎn)化中的水量百分比）。可以看出，瑪納斯河流域85%的降水發(fā)生在山區(qū)，其中9降在冰川區(qū)。多年平均條件下冰川的補(bǔ)給量和排泄量近似相等，約2的冰川補(bǔ)給量以升華的形式直接蒸發(fā)進(jìn)入大氣，29強(qiáng)的補(bǔ)給量以融水的形式直接形成山區(qū)地表徑流，近59的補(bǔ)給量以冰川融水的形式入滲補(bǔ)給地下水。山區(qū)地表水的來源除冰川部分：近18來自冰川融水，78為降水。山區(qū)地下水的排泄途徑有3條：潛水蒸發(fā)，占排泄總量的17左右；向山區(qū)地表徑流的基流排泄，占排泄總量的57強(qiáng)；山區(qū)向平原區(qū)的山前側(cè)滲，占排泄總量的17弱，其中9010%補(bǔ)給了平原區(qū)承壓水。圖2.3瑪納斯河流域天然水循環(huán)模式可控的水資源量，從而改變了天然水循環(huán)的結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)力和各種參數(shù)［158］區(qū)水循環(huán)，內(nèi)陸河流域二元水循環(huán)結(jié)構(gòu)見圖2.4。在水循環(huán)通量一定的系統(tǒng)中，人工側(cè)支水循環(huán)完全不同，引水和提水工程的修建改變了其“水往低處流的格局；大規(guī)模的蓄水工程（如水庫、坑塘）再轉(zhuǎn)移為地表徑流，導(dǎo)致了流域內(nèi)天然和人工生態(tài)系統(tǒng)中水分盈虧的變化。內(nèi)陸河流域水資源天然-內(nèi)陸河流域因其獨(dú)特的地形、氣候、環(huán)境條件，二元水循環(huán)有其特性[2]核心、植被為主體的綠洲生態(tài)系統(tǒng)圈層結(jié)構(gòu)［159］。干旱區(qū)生態(tài)本底從地帶性尺度制約著能量流動(dòng)、信息傳遞的基礎(chǔ)和條件［160］量的30%，瑪納斯河流域（1978年調(diào)查）泉水量占河川總徑流量的57，說明河川徑流與減少與水質(zhì)惡化。在人工側(cè)支循環(huán)水通量不斷增加的同時(shí)，天山北麓山前平原中上部近年來地下水位普遍下降了3～10，1985年前后系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)證實(shí)，從奇臺(tái)到瑪納斯地區(qū)，地下水位繼續(xù)以0.3～1.2a7%長(zhǎng)，甚至死亡。中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所郭占榮等［162］曾在塔里木河干流天然植被區(qū)對(duì)詳細(xì)調(diào)查的21地下水埋深呈指數(shù)下降關(guān)系：y35.726xp（0.0185x）。圖2.5資源垂直方向轉(zhuǎn)化加強(qiáng)，入滲補(bǔ)給使地下水位升高，灌溉期可達(dá)1.5，從而增加了無效高，引起植被類型的演化（見圖2.6），導(dǎo)致地表植被覆蓋度降低，生態(tài)干旱發(fā)生，甚至干旱范圍的擴(kuò)大。（或沙化的植被）圖2.6天然綠洲各景觀生態(tài)類型之間的演替規(guī)律不包括外流域調(diào)水的內(nèi)陸河流域二元水循環(huán)作用力下的干旱演化模式見圖2.7圖2.7相關(guān)。本章在提出干旱分類及其相互關(guān)系的基礎(chǔ)上，主要總結(jié)概括了西北內(nèi)陸河流域自然-人工二元水循環(huán)模式及其與干旱形成和演化的關(guān)系，研究了內(nèi)陸河流域干旱評(píng)估的理論基礎(chǔ)。陸河流域山區(qū)降水產(chǎn)流、平原區(qū)徑流耗散，水循環(huán)具有明顯的自然-人工二元結(jié)構(gòu)，從水生和演化。第3章基于二元水循環(huán)的干旱演化模擬模型自然水循環(huán)模式為主導(dǎo)逐漸向自然人工二元水循環(huán)模式演變。流域二元水循環(huán)模擬是在述干旱過程的基本工具之一。律［164］，考慮人類活動(dòng)影響的自然人工二元?jiǎng)討B(tài)水資源演化模擬模型的基本視角是，實(shí)現(xiàn)天然水循環(huán)要素與人工側(cè)支循環(huán)要素間的實(shí)測(cè)分離耦合系［158］。利用傳統(tǒng)的集總式水文模型已不能很好地反映具有二元結(jié)構(gòu)的水循環(huán)及其伴生異質(zhì)性引起的水資源循環(huán)轉(zhuǎn)化過程。SWATSWAT模型是美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究所（USDAAgriculturalResearchService）歷經(jīng)30多擬，如對(duì)水庫坑塘、灌溉用水、工業(yè)取水、回歸水、農(nóng)業(yè)管理措施等的考慮，對(duì)泥沙、模型。圖3.1SWATSWAT模型詳細(xì)原理及模型數(shù)據(jù)庫建立參見文獻(xiàn)［166］， ConservationService）改進(jìn)的SCS曲線數(shù)值CN計(jì)算，計(jì)算公式如下：式中：、1分別為時(shí)段及其前一時(shí)段1時(shí)段的滲漏量；為土壤有效水力傳導(dǎo)度，h，它是飽和水力傳導(dǎo)度和曲線數(shù)值的函數(shù)；為潛在濕潤(rùn)面（ng （3.5）計(jì)算，實(shí)際每層土壤的蒸發(fā)量用公式（3.6）土壤水滲透量利用儲(chǔ)蓄演算方法計(jì)算，見公式式中：SNOmlt是日融雪量，mm；snocov是水文響應(yīng)單元中積雪覆蓋百分?jǐn)?shù)；TsnowTmx、Tmlt分別是當(dāng)日雪堆溫度、最大日氣溫和融雪溫度，℃；bmlt6、bmlt12分別是6月21順序數(shù)，1月1日為1，12月31日為365或366鏈指數(shù)模型，一級(jí)馬爾科夫鏈比較模型生成的0～1運(yùn)動(dòng)和土壤殘余物腐蝕速度的重要影響因素，土壤溫度的季節(jié)變化根據(jù)改進(jìn)的和g等式計(jì)算，其中土壤溫度是前天的土壤溫度、年平均氣溫、土壤剖面深度和當(dāng)日土壤表層溫度的函數(shù)，地表溫度與植被覆蓋、積雪裸地溫度以及前日地表溫度有關(guān)，土層溫度有地表溫度、平均年氣溫和衰減深度等因素有關(guān)。方法。Willams于1969年提出的可變?nèi)萘繀R流演算法（VariableStorageRoutingMethod）基水庫泥沙演算中入流泥沙含量根據(jù)水量和泥沙含量使用MUSLE（ModifiedUniversalSoilLossEquation）方法計(jì)算，水庫含沙量采用簡(jiǎn)單的基于水量、濃度、出流、入流和水模型敏感性分析采用（nypub）模擬和（no）設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法，以樣本點(diǎn)作為設(shè)計(jì)的初始點(diǎn)。抽樣法是ky等于1979年提出來的，它能夠在減少運(yùn)行次數(shù)的情況下執(zhí)行隨機(jī)抽樣算法（如蒙特卡洛抽樣），魯棒性分析（即系統(tǒng)穩(wěn)健性）數(shù)分布分為n個(gè)區(qū)域，并假設(shè)參數(shù)在每個(gè)區(qū)域出現(xiàn)的概率均為1n，在每個(gè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生隨機(jī)此，它主要的缺點(diǎn)是其線性假設(shè)，若不完全滿足線性關(guān)系，則模型結(jié)果可能產(chǎn)生偏差。方法在1991年由o提出，其特點(diǎn)是模型每運(yùn)行一次僅一個(gè)參數(shù)值發(fā)生變化，可將輸出結(jié)果的變化明確地歸因于某一特定輸入?yún)?shù)值的變化。模型運(yùn)行n1次以獲取n靈敏度大小依賴于模型其他參數(shù)值的選?。梢暈榫植快`敏度值），部靈敏度之和的平均值。模型不確定性分析及參數(shù)自動(dòng)率定采用法。算法是目前對(duì)于由21個(gè)點(diǎn)組成，每個(gè)組合體獨(dú)立使用單純形法則，然后這些組合體被周期性地混合而即模擬驗(yàn)證期與校核期分離以驗(yàn)證模擬的不確定性。復(fù)形進(jìn)化算法（ShuffledComplexEvolutionAlgorithm，SCE法）結(jié)合了遺傳算法、Nelder/Mead算法與急速下降算法的優(yōu)式中：xi，m和xi，s分別為i不需要大量校準(zhǔn)工作，可以進(jìn)行流域長(zhǎng)時(shí)段模擬與預(yù)測(cè)［169］程磊等［171］從產(chǎn)流機(jī)制上探討了模型在黃河中游窟野河流域的應(yīng)用，指出SCS隨著模型的推廣，不少學(xué)者對(duì)模型在人類活動(dòng)強(qiáng)烈的灌區(qū)的應(yīng)用進(jìn)行了探討：胡遠(yuǎn)安等［172］曾對(duì)模型模擬水田蓄水的情況進(jìn)行過修改；代俊峰［173］等改進(jìn)了模型的灌（DigitalElevationModel，DEM）編程來實(shí)現(xiàn)［174，175］，并集成到各種水文模型/模塊中。網(wǎng)的形成，在一定程度上與下載數(shù)據(jù)存在差異，為精確模擬水系的形狀，利用已有的1∶25萬水系矢量底圖進(jìn)行修正，有利于模型中依據(jù)生成比較合理的河網(wǎng)。針對(duì)偽洼地、平坦區(qū)域或地形坡度較緩區(qū)域河網(wǎng)提取問題，不少學(xué)者采取了各種修正措施和方河道連續(xù)、流路相對(duì)清晰明確。葉愛中等［185］結(jié)合圖論與水文學(xué)的思想，提出從DEM密集、多級(jí)人工渠道的平原灌區(qū)，卻顯得無能為力；且尚未見探討在這種復(fù)雜情景作用基于模型水文模擬平臺(tái)，調(diào)用的ydoogy模塊，以柵格計(jì)算和融合等空間分析功能為主要技術(shù)手段，利用1∶25萬實(shí)測(cè)矢量水系圖和下載的原始，采用上溯搜索高點(diǎn)、確定流向并修改原始的思想，提出渠系分級(jí)挖深與預(yù)制流域耦合的方法，對(duì)內(nèi)陸河流域河網(wǎng)提取算法進(jìn)行局部改進(jìn)。網(wǎng)部分搜索其所處級(jí)別和原始高程值，依次逐級(jí)降低其柵格高程，再檢驗(yàn)生成河網(wǎng)模擬精度較高的河網(wǎng)和劃分較好的子流域，其次利用模型平臺(tái)得到流域的范圍，而后根據(jù)模型平臺(tái)的dnd功能，輸入上一步劃分好的子流域和提取的較高精度的河網(wǎng)，再選擇出流點(diǎn)進(jìn)行河網(wǎng)的提取，對(duì)于河網(wǎng)與實(shí)際不符之處進(jìn)行和子流域先，根據(jù)耗散性流域出山口的自然河道流向，確定和設(shè)置水網(wǎng)和流域的虛擬出口；其次，找出平原灌區(qū)各干渠和天然主河道的水力聯(lián)系，并假設(shè)支渠是總干渠的一個(gè)支流，斗渠是支渠的支流；再者，根據(jù)實(shí)測(cè)水系和大致劃出比實(shí)際略大的流域范圍，以保證流域的完整性。灌溉水自流，但渠道布置不一定完全依賴地形［178］，因此應(yīng)參照實(shí)測(cè)渠系矢量圖適當(dāng)調(diào)3.2，主要步驟簡(jiǎn)述如下：、天然河道和總干渠，輸出保存并利用Arctoolbox/Conversiontools/Toraster/Polylineto圖3.2格數(shù)據(jù)的高程。利用DataManagementtools/Raster/Mosaictonewraster工具，降低后的河利用模型平臺(tái)的pdnd功能，輸入預(yù)制流域和修改好的模擬河網(wǎng)，再進(jìn)行河網(wǎng)的提取，針對(duì)不精確的河網(wǎng)區(qū)域重復(fù)上述步驟（3）和（4），擬精度相對(duì)較高的河網(wǎng)，可進(jìn)行下一步的子流域和河段參數(shù)計(jì)算。（也有學(xué)者研究指出西北氣候出現(xiàn)暖干化趨勢(shì)［186］），本章根據(jù)以往的研究成果，從實(shí)測(cè)分離耦合原區(qū)二元水循環(huán)模型的主要特征，認(rèn)為二元水循環(huán)演化模型具有天然與人工過程分離-耦的角度，介紹了分布式水文模型——模型的二元結(jié)構(gòu)、水循環(huán)模擬基本原理、模型不確定性分析及精度評(píng)價(jià)方法，以及模型在內(nèi)陸河流域的適用性和局限性。第4章內(nèi)陸河流域干旱綜合評(píng)估模型率、標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（StandardizedPrecipitationIndex，SPI）和Z指數(shù)等指標(biāo)。其干旱等級(jí)劃分見表4.1表4.1基于Thornthaite蒸發(fā)度指數(shù)Zm將降水和溫度作為綜合指標(biāo)，有學(xué)者［188］表4.2依據(jù)SPI指數(shù)和Z即一個(gè)序列中同類元素的一個(gè)持續(xù)的最大主集。1966年b等人基于月降水量或月徑流量，最先將游程理論用于水文干旱識(shí)別；1967年vvh應(yīng)用游程理論研究干旱特性，和的統(tǒng)計(jì)特性方法［191］，與游程理論頗有相似之處。耿鴻江等［192，193］圖4.1計(jì)了以積雪厚度、徑流、降水和水庫蓄水為基礎(chǔ)的地表水供給指數(shù)（SurfaceWaterSupplyIndex，SWSI）［13］。SWSI依據(jù)土壤水分方缺率的干旱等級(jí)劃分見表4.3表4.3MoistureIndex，CMI）［195］，用于監(jiān)測(cè)影響作物水分狀況的短期變化，是生長(zhǎng)季最有效（StressDegreeDay，SDD），on等在能量平衡雙層模型的基礎(chǔ)上，建立了水分虧缺指數(shù)（rtndx，）［150］。采用地表和空氣混合溫度信息，引入植被覆蓋度變量，成功地?cái)U(kuò)展了以冠層溫度為基礎(chǔ)的作物缺水指標(biāo)在低植被覆蓋下的應(yīng)用。表4.4的唯一水源［199］。因此，地下水分布狀況是干旱區(qū)天然植被生存的先決條件，地下水位位比值指標(biāo)來判斷植被的受旱情況。的，考慮因素較為全面。如Palmer［200］于1965標(biāo)（PalmerDroughtSeverityIndex，PDSI）各項(xiàng)的權(quán)重系數(shù)，它們依賴于研究區(qū)域的氣候特征［201］表4.5PDSI孫榮強(qiáng)［202］指出該指標(biāo)基于水量平衡原理，考慮了降水、蒸散、徑流和土壤含水量描述干旱形成、發(fā)生、發(fā)展、減弱直至結(jié)束的全過程［200，203］但由于指標(biāo)基于氣象站點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算，空間代表性不足，尤其在氣象站點(diǎn)較指標(biāo)進(jìn)行了修正。中國氣象科學(xué)研究院的安順清等［205］干旱模型；趙惠媛等［206］選取了松嫩平原西部地區(qū)11量資料，建立了修正的帕爾默旱度模式；馬延慶等［207］針對(duì)渭北旱塬地區(qū)的特點(diǎn)，運(yùn)用修正的帕爾默干旱指數(shù)建立了渭北旱塬干旱指數(shù)模式。干旱指數(shù)在西北地區(qū)變化不式中：Z30和Z90分別為近30天和近90天標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)SPI值；M30為近30標(biāo)準(zhǔn)化降水系數(shù)，由達(dá)輕旱以上級(jí)別Z30的平均值除以歷史出現(xiàn)的最小Z30表4.6標(biāo)，構(gòu)成各評(píng)估子模型和干旱綜合評(píng)估指標(biāo)體系，見圖4.2圖4.2在指標(biāo)矩陣Xn×m中，有些指標(biāo)值越大越優(yōu)，稱為正指標(biāo)（固定區(qū)間越優(yōu)的偏離區(qū)間型指標(biāo)［208］。因此，在進(jìn)行綜合評(píng)估之前，需要通過數(shù)學(xué)變換表4.7反映了直線型四種標(biāo)準(zhǔn)化方法處理后的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)的比較［209］：標(biāo)準(zhǔn)差法處理后超出了0～1的原始數(shù)據(jù)信息也較少，處理后的數(shù)據(jù)變異程度保持不變，且在0～1比較常用，用該方法對(duì)正向處理后的指標(biāo)矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的公式如下：式中：為正向化后的指標(biāo)值表4.7確反映了評(píng)權(quán)對(duì)象的真實(shí)重要性程度［211］對(duì)象成對(duì)比較的結(jié)果為判斷矩陣A［212］，則A由上式及共m+1個(gè)方程，方程中有ω1，ω2，…，ωm及λ共m+1個(gè)變量，因此 4.8）表4.8待評(píng)估對(duì)象重要性判斷矩陣A式中：λmax為矩陣A求λmax表4.9m及其效用，即由評(píng)價(jià)指標(biāo)值構(gòu)成的判斷矩陣來確定指標(biāo)的權(quán)重［208］，從而使指標(biāo)權(quán)重的環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。設(shè)有n個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象，m項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，R=（rij）n×m法確定權(quán)重的步驟如下幾何平均值規(guī)則。根據(jù)aij，k（k=1，2，…，n），算術(shù)平均值規(guī)則。根據(jù)aij，k（k=1，2，…，n），為第m種規(guī)則下確定的為由不滿意度最小規(guī)則確定的aij。層次分析法（AnalyticHierarchyProcess，AHP）是T.L.Saaty于20世紀(jì)70年代初，在為成一個(gè)評(píng)語集，表示為V=｛v1，v2，…，vn｝人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（）評(píng)價(jià)方法能夠處理非線性、非局域性與非凸性的大型復(fù)雜系統(tǒng)，應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)大，其在多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)中應(yīng)用較多的是相對(duì)比較成熟的多層（kopgo）網(wǎng)絡(luò)模型。N評(píng)價(jià)方法最大的優(yōu)點(diǎn)是它較強(qiáng)的自適應(yīng)性與學(xué)習(xí)用中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也是人們憑經(jīng)驗(yàn)或通過多次嘗試來解決的。馬爾科夫（ko）模型是利用ko過程在0時(shí)刻所處的狀態(tài)為己知的條件下，過程在＞0所處狀態(tài)與過程在0時(shí)刻之前所處的狀態(tài)無關(guān)的特征（即狀態(tài)的轉(zhuǎn)移是無后圖4.3x4j

式中：x1j＞x2j＞x3j＞x4j對(duì)于越大越優(yōu)的正直單因子指標(biāo)，公式（4.43）中述隸屬函數(shù)公式，得到評(píng)價(jià)因素集模糊矩陣對(duì)干旱狀況下n個(gè)評(píng)估對(duì)象的m項(xiàng)指標(biāo)值xij及其指標(biāo)矩陣Xn×mxij正向化，然后將Xn×m歸一化，得到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化矩陣分別把指標(biāo)和子目標(biāo)看作待評(píng)估對(duì)象，對(duì)于由n個(gè)待評(píng)估對(duì)象組成的對(duì)象集定義待評(píng)估對(duì)象k與分級(jí)g間的加權(quán)廣義權(quán)距離為評(píng)估對(duì)象優(yōu)劣的概率對(duì)待評(píng)估對(duì)象k而言，越小越優(yōu)，則評(píng)價(jià)問題可描述為根據(jù)最大熵理論，［ugk］c×n析法選取指標(biāo)，指標(biāo)權(quán)重經(jīng)采用層次分析法、專家打分耦合方法和熵權(quán)法三種方法論構(gòu)建了干旱綜合評(píng)估模型和四個(gè)子模型。第5章瑪納斯河流域干旱過程模擬為13.8，極端最高氣溫40.0，極端最低氣溫32.0。多年平均降水量338.2集中于春夏季，以6月最大，月平均為60.8，冬季降水約占全年的11，1月最小，平均為6.6。實(shí)測(cè)年最大降水量為634.0，最小降水量為195.3。多年平均蒸發(fā)量1550.6（直徑20蒸發(fā)皿），實(shí)測(cè)最大年蒸發(fā)量1895.8，最小年蒸發(fā)量表5.1絹蒿鹽生草為主的荒漠，主要分布在山前帶和沖積扇上；以琵琶柴、檉柳群落為主的鹽［220］。自20世紀(jì)50瑪納斯河（以下簡(jiǎn)稱瑪河）中山—高山區(qū)：海拔高程3500～5000的高山，山體大部分為冰雪覆蓋，現(xiàn)代冰川發(fā)育；海拔高程1800～3500的中山屬降水豐沛地區(qū)，年降水量可達(dá)600，冰川融游中山區(qū)排泄?；鶐r裂隙水水質(zhì)較好，礦化度低，一般小于1g。圖5.1低中山區(qū)：海拔高程1300～1800，山頂多為第四系上更新統(tǒng)黃土覆蓋，植被承壓水；中生界侏羅系和白堊系地層中泥巖、砂巖、砂礫巖節(jié)理裂隙較發(fā)育，侏羅系煤層、火燒層中裂隙發(fā)育，為地下水提供了貯存和排泄空間。地下水類型主要為構(gòu)造裂隙水。沖洪積傾斜平原：海拔高程400～600，為瑪納斯河沖洪積平原地區(qū)，是石河游細(xì)土平原區(qū)排泄。下河道實(shí)際徑流量遠(yuǎn)低于渠首以上河段的多年平均徑流量（見表5.2）表5.2瑪納斯河多年平均徑流量為13.49億3（紅山嘴水文站）和12.54億3（肯斯瓦特水文站），肯斯瓦特—紅山嘴兩站區(qū)間多年平均產(chǎn)流量為0.95億3。進(jìn)入瑪河干流平原區(qū)水量為13.16億3左右?？纤雇咛?cái)嗝嬉陨现挥兄Я髑逅由嫌猩倭抗喔纫瑢?duì)肯斯瓦特?cái)嗝娴膹搅髑閯?shì)產(chǎn)生極小的影響。清水河上現(xiàn)有團(tuán)結(jié)干渠（年耗水量約300萬～400萬3）和解放渠（年引水量200萬3左右）引水灌溉和發(fā)電，只占總徑流量的0.5?，敿{斯河流域地下水資源量為8.4億3，可開采量5.4億3，實(shí)際開采量3.5億3為15.45億3。表5.3瑪河灌區(qū)2005河流域灌溉工程的命脈。二級(jí)電站引水樞紐建于1979調(diào)配水量，其余4座為引水式水庫。流域內(nèi)水庫工程特性見表5.4表5.4高新節(jié)水工程。為緩解農(nóng)業(yè)嚴(yán)重缺水局面，在完善和提高常規(guī)節(jié)水措施的同時(shí)，自1996年開始試驗(yàn)、推廣應(yīng)用高效節(jié)水灌溉技術(shù)——膜下滴灌技術(shù)，1997年約為2萬畝，1998年發(fā)展到13萬畝，至今已建成膜下滴灌面積136萬畝，占瑪河總灌溉面積的43，絕大部分位于農(nóng)八師墾區(qū)，主要用于棉花為主的經(jīng)濟(jì)作物，其節(jié)水和增產(chǎn)效果顯著。其中南部灌區(qū)滴灌面積23.99萬畝，占南部灌區(qū)面積的20.9；北部灌區(qū)面積112.01萬畝，占北部灌區(qū)面積的55.6。受供水保證率的影響，南北發(fā)展不均衡。表5.52005年瑪河灌區(qū)各業(yè)年用水量表單位：萬SWATDEM表5.6圖5.2流域DEM各亞類土壤在瑪河流域的分布見圖5.3。土壤數(shù)據(jù)庫和矢量圖之間由土壤數(shù)據(jù)查詢o.x文件連接，土壤數(shù)據(jù)庫需要輸入各類土壤的物理化學(xué)參數(shù)，主要包括土壤名稱、靠查閱1956—1960和由新疆維吾爾自治區(qū)流域規(guī)劃辦公室委托新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)勘測(cè)設(shè)計(jì)院二分院1990土壤數(shù)據(jù)庫中需要說明的幾項(xiàng)參數(shù)說明如下。圖5.3由于模型土壤數(shù)據(jù)庫土壤粒徑分類標(biāo)準(zhǔn)為美國制標(biāo)準(zhǔn)，而《新疆土壤地理》中類方式不一致（見表5.7），故需要進(jìn)行不同分類標(biāo)準(zhǔn)下土壤粒徑百分含量的轉(zhuǎn)換，其中黏土含量、粉砂含量和砂土含量總和應(yīng)為100。表5.7土壤分類標(biāo)準(zhǔn)選擇一種土壤（棕鈣土剖面1）的0～5顆粒組成作圖，比較畫出來的三種插值函數(shù)的圖形（見圖5.4），可以看出，pn插值函數(shù)不符合土壤級(jí)配曲線，ub和php插值函數(shù)較合適；用土壤后幾層顆粒組成作圖，比較ub和php插值函數(shù)形狀，最終選擇php插值函數(shù)作為國際制土壤分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為美國制的粒徑轉(zhuǎn)換插值函數(shù)。由于土壤類的土壤顆粒組成，從而得到土壤數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。圖5.4fsand為美國制土壤砂粒含量百分?jǐn)?shù)，%（Sand）、有機(jī)物（OrganicMatter）、鹽度（Salinity）、砂礫含量（Gravel）等參數(shù)計(jì)算 Capacity）、有效含水量（AvailableWater）、飽和度（Saturation）、土壤容重（BulkDensity）和飽和水力傳導(dǎo)度（SaturatedHydraulicConductivity）等。23%）和土壤顏色的權(quán)重，分別為0.5、0.3和0.2由于植被圖中對(duì)水庫情況反映的不足，所用植被覆蓋圖需要經(jīng)過修正。利用1∶25萬的水庫矢量底圖和空間分析工具將植被圖和水系圖進(jìn)行疊加，水系圖與植被圖重圖5.5。表5.8圖5.5國家氣象局網(wǎng)站提供的3表5.9表5.10表5.11圖5.6表5.12瑪河各灌區(qū)2004年各業(yè)需水過程單位：萬瑪河流域子流域劃分用到的數(shù)據(jù)有研究區(qū)實(shí)測(cè)河網(wǎng)矢量圖和。實(shí)測(cè)河網(wǎng)數(shù)據(jù)來源于國家測(cè)繪局于1995年在國家基礎(chǔ)地理信息中心建立的全國1∶25萬地形數(shù)據(jù)庫。借助于分布式水文模型模型平臺(tái)進(jìn)行子流域的劃分，匯流累積量閾值設(shè)為10k2用第3分，結(jié)果見圖5.7（a）圖5.7（一）圖5.7（二）（）根據(jù)各層數(shù)據(jù)面積百分比進(jìn)行劃分，設(shè)置當(dāng)子流域某一區(qū)域的植被類型面積超過1%，同時(shí)土壤類型超過1、坡度類型面積比例超過5%每個(gè)子流域可劃分出多個(gè)，流域共劃分為1873個(gè)U。利用“WriteInputTables”菜單將氣象水文站點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入模型，生成模型需要的各文件及參數(shù)，并在“EditSWATInput”菜單下修改生成的文件及數(shù)據(jù)庫。表5.13年尺度敏感性分析選擇1980—1995年為模擬時(shí)段，選擇參數(shù)的變動(dòng)范圍為表5.14表5.15表5.16圖5.8圖5.9（一）圖5.9（二）圖5.10（一）圖5.10（二）圖5.11圖5.12圖5.13紅山嘴站驗(yàn)證期精度表5.17控制站流域面積相對(duì)位置關(guān)系確定的：肯斯瓦特站距清水河入河口7.5k，距上游煤窯站約17k，距下游紅山嘴站約30k，而肯斯瓦特站和紅山嘴兩站的位置遷移過2～3次，故模擬和實(shí)測(cè)控制面積出現(xiàn)偏差。圖5.14紅山嘴站1981—2007年月尺度模擬精度表5.18各植被類型面積表5.19表5.20流域長(zhǎng)系列模擬結(jié)果限于篇幅，本書僅給出清水河子站（見表5.21）、紅山嘴站（見表5.22）項(xiàng)長(zhǎng)系列年尺度模擬結(jié)果和2007年5—11月紅山嘴站月尺度模擬結(jié)果（見表5.23）表5.21清水河子站所在子流域長(zhǎng)系列模擬結(jié)果表5.22紅山嘴站所在子流域長(zhǎng)系列模擬結(jié)果表5.23紅山嘴站2007年月尺度流域平均模擬結(jié)果圖5.15根據(jù)肯斯瓦特站1956—2008年的降水距平累計(jì)百分率分析（見圖5.16）可知，20世紀(jì)60年代到70年代中期為豐水年，年均降水呈不斷增加趨勢(shì)；1972—1985年降水量持續(xù)減少，年均降水低于多年平均值的11%；1985—1995平均基本持平；1995年以后基本處于增加趨勢(shì)，增幅為多年平均的8%左右。圖5.16圖5.17（一）圖5.17（二）西北地區(qū)的氣溫變化趨勢(shì)［221］利用石河子、莫索灣和炮臺(tái)氣象站1980—2000年的小水面蒸發(fā)資料（直徑20蒸發(fā)皿）進(jìn)行流域蒸發(fā)能力趨勢(shì)分析。石河子站年均小水面蒸發(fā)能力為1480.0，莫索灣站為1968，炮臺(tái)站為1926.1。從1980—2000年總趨勢(shì)可看出［見圖5.18（）］，20年來總的蒸發(fā)能力變化趨勢(shì)為減小；從1980—1990年和1990—2000力趨勢(shì)變化可知［見圖5.18（b）］，前十年總體蒸發(fā)能力呈現(xiàn)顯著減少趨勢(shì)，后十年則為增加趨勢(shì)，但增加速率不大。圖5.18項(xiàng)預(yù)測(cè)結(jié)果見表5.24表5.24增溫增雨情景下流域年均水平衡各項(xiàng)預(yù)測(cè)結(jié)果雨20%三種情況下1981—2007第6章瑪納斯河流域干旱綜合評(píng)估空間插值方法主要包括：最近鄰點(diǎn)插值法 （NaturalNeighbor）、移動(dòng)平均法（MovingAverage）、徑向基函數(shù)插值法（RadialBasisFunction）、多元回歸模型（PolynomialRegression）、克里金插值法（Kriging）和最小曲率（MinimumCurvature）等。依據(jù)插值的精確性，可分為空間統(tǒng)計(jì)確定性插值法和地統(tǒng)于由樣點(diǎn)數(shù)據(jù)生成面狀柵格數(shù)據(jù)而言，通過設(shè)置柵格大?。ǎ┲械奶┥噙呅蔚倪\(yùn)行次數(shù)n，即設(shè)整個(gè)研究區(qū)的面積，則有：n，可設(shè)置各向異性參數(shù)（半徑和方向）位置并不外推等值線。反距離權(quán)重插值法（nveneghng，）是一種精確的整體空間插值方法，屬于移動(dòng)平均插值法的一種，其中距離倒數(shù)插值方法是軟件根據(jù)點(diǎn)數(shù)據(jù)生成柵點(diǎn)值為鄰近區(qū)域內(nèi)所有樣點(diǎn)距離的加權(quán)平均值，樣點(diǎn)距離最近的若干個(gè)點(diǎn)對(duì)待估點(diǎn)值言，其所有鄰域的樣點(diǎn)數(shù)的權(quán)重和為1。利用反距離權(quán)重插值法生成的表面中，預(yù)測(cè)樣點(diǎn)其主要缺點(diǎn)是可能在區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生圍繞觀測(cè)點(diǎn)位置的牛眼，為消除這種因樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的不均勻分布而產(chǎn)生的影響，可引入一個(gè)平滑參數(shù)，使得插值運(yùn)算時(shí)有盡可能多的樣點(diǎn)參與運(yùn)算。插值法，它是法國地理數(shù)學(xué)家ogshon和南非礦山工程師..g提出的一種優(yōu)化插值方法，最初用于礦山勘探，后被廣泛應(yīng)用于地下水模擬、土壤制圖等領(lǐng)域，成為軟件地理統(tǒng)計(jì)插值的重要組成部分。這種方法充分吸收了地理統(tǒng)計(jì)的思想，認(rèn)為任何述。hon和g等著重研究了該方法權(quán)重系數(shù)的確定，對(duì)給定點(diǎn)上的變量值提供最好的線性無偏估計(jì)。該方法獲得預(yù)測(cè)圖并不要求數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布，但當(dāng)數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布時(shí)，克里金插值法將是無偏估計(jì)法中效果最好的一種。等［223］基于遙感影像統(tǒng)計(jì)任意區(qū)域內(nèi)水文參數(shù)的思路。首先求解出子流域邊界與柵格單圖6.1表6.1水文干旱的兩個(gè)評(píng)估指標(biāo)為徑流距平值DR和水資源量距平值DW，以27年中每個(gè)月的平均值作為月尺度指標(biāo)計(jì)算的壤類型。由公式（6.1）計(jì)算出每種土壤的根系層有效含水量后，子流域的作物根系層土壤含水量需要根據(jù)子流域匯總各土壤類型的面積加權(quán)平均求得，公式如下：根據(jù)土壤相對(duì)濕度劃分干旱等級(jí)，見表6.2表6.2子流域有效降水量和地下水補(bǔ)給量可由模擬結(jié)果直接給出；10為作物根系層土壤的實(shí)際有效含水量，20［226］；河流沖洪積扇緣及沖積平原區(qū)，潛水水位埋深大多在2～8m～150m，含水層由卵礫石組成［227］置，結(jié)合GoogleEarth定位系統(tǒng)，在圖中找到各位置的地理坐標(biāo)，整理輸入ArcGIS中，經(jīng)（）法四種方法，以流域邊界為邊界，按照7級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)分別得到流域內(nèi)平原區(qū)的地下水位埋深分布圖（柵格數(shù)據(jù)，格式），見圖6.2和圖6.3法作圖效果的比較認(rèn)為，自然臨近插值法覆蓋范圍小，插值法存在牛眼現(xiàn)象，gng插值法和樣條函數(shù)插值法比較理想，選擇較常用的gng插值法作為點(diǎn)數(shù)據(jù)空間展布方法。圖6.2自然臨近法和Kriging圖6.3樣條法和IDW圖6.4本書所采用的數(shù)據(jù)來自長(zhǎng)時(shí)間序列中國植被指數(shù)數(shù)據(jù)集［229］。該數(shù)據(jù)集包含三種遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品，分別為：T ，和。本書采用T和的植被指數(shù)數(shù)據(jù)集，前者是基于1k的從1998年4月1日至今每10天合成的四波段光譜反射率及10天最大化數(shù)據(jù)集；后者是基于1的1981年7月至2006年底每15天合成的最大化數(shù)據(jù)集。SPOTVGT-NDVI數(shù)據(jù)集中5—11月中旬?dāng)?shù)據(jù)。表6.4表6.5的適宜植物群落有胡楊林、檉柳等，埋深在4m左右范圍適宜梭梭的生長(zhǎng)［231］表6.6表6.7表6.8綜合權(quán)重，見表6.8。其中相對(duì)為相對(duì)于準(zhǔn)則層的指標(biāo)權(quán)重，絕對(duì)為相對(duì)于目標(biāo)層A的指標(biāo)權(quán)重。圖6.5（一）圖6.5（二）其中生態(tài)干旱評(píng)估指標(biāo)中獲得的地下水埋深數(shù)據(jù)年份有限，僅有1999年、2000年、2004年、2005年、2007年、2008年和起測(cè)年，以及2007年1月至2008年7月的潛水埋深數(shù)參考2000年潛水埋深值，50%降水頻率年參考2005年，75、90%和95降水頻率年均參考2008年埋深值；受潛水埋深數(shù)據(jù)資料限制，本書選擇2007年（17.54%，降水量為257.3）5—11月作為月過程干旱評(píng)估算例，按照年過程評(píng)估的指標(biāo)計(jì)算和綜合評(píng)估方法，得到2007年月過程評(píng)估結(jié)果，見圖6.6。圖6.6（一）2007圖6.6（二）2007圖6.7（一）圖6.7（二）圖6.8（一）圖6.8（二）表6.9水的特點(diǎn)，水文氣象干旱時(shí)有發(fā)生。流域內(nèi)灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，下游平原區(qū)耕地面積不斷增攔河引水樞紐2座，大、中型平原水庫5洲灌溉保證率得不到提高；且徑流年內(nèi)分配集中，7月和8月的徑流占全年的54.01%，4月和5月的徑流僅占7.36%，在作物生長(zhǎng)期，特別是作物萌蘗的春夏季節(jié)，用水極為不利，容易發(fā)生“卡脖子旱；而在人工綠洲區(qū)內(nèi)部某些區(qū)域，又因地下水位上升而造成局部面積位以平均每年0.6的速度下降，在開墾區(qū)內(nèi)人工綠洲的邊緣，水資源利用不當(dāng)導(dǎo)致區(qū)域生長(zhǎng)植物。全球氣候變化的影響，年徑流量增加，年際變化更明顯，致使瑪河整個(gè)徑流系列的Cv圖6.9除此之外，瑪河徑流量年內(nèi)分配十分不均。3—5月份，瑪河平均來水僅為1.22億為全年徑流量的9.7%；6—9月份來水量占全年徑流量的76.21，且來水量受晝夜溫差的影響，變化也較大；枯水段（11—4月）徑流量只占全年總量的10.86%，枯水流量主要依靠冰川融水和地下潛流補(bǔ)給。其中，11月和4月受氣溫和降雨的影響，年際間變化相對(duì)偏大；12月至次年3月各月流量變化相對(duì)比較穩(wěn)定，變幅不大。受西北整體氣候變化趨勢(shì)的影響，氣溫降水的變化可能引起瑪河年徑流量年內(nèi)分配過程的較大變化。在降水量較為集中的5—10月，水利工程對(duì)徑流的分配作用對(duì)干旱的影響較為顯著。在作物需水較多的8月、9現(xiàn)較干旱的狀態(tài)。另外，紅山嘴渠首在出山口可以控制全灌區(qū)316.30萬畝灌溉面積，但5座大中型平原水庫均在灌區(qū)中部，只能控制北部65%左右的灌溉面積。目前灌區(qū)在春季只游就會(huì)受旱。南部灌區(qū)（接近流域中部）為擺脫旱情，被迫在春秋兩季過多地開采地下表6.10子流域65表6.112007年5—11月子流域65干旱等級(jí)見表6.12。從表中可以看出，子流域65總的干旱狀象、水文和農(nóng)業(yè)干旱類型變化規(guī)律不明顯。表6.122007年5—11月子流域65從表6.13可以看出，氣象干旱類型除8表6.132007年5—11月子流域65圖6.10（一）流域中旱和重旱等級(jí)面積2007年5—11圖6.10（二）流域中旱和重旱等級(jí)面積2007年5—11圖6.11（一）氣象干旱類型2007年5—10圖6.11（二）氣象干旱類型2007年5—10圖6.12（一）農(nóng)業(yè)干旱類型2007年5—10圖6.12（二）農(nóng)業(yè)干旱類型2007年5—10插值模型優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，利用gng模型的數(shù)據(jù)空間展布技術(shù)和地理信息系統(tǒng)軟件的繪圖功能，對(duì)典型降水頻率年、2007年月過程的干旱狀況綜合評(píng)估結(jié)果和部分指標(biāo)的值，便于子流域上的圖形顯示和參與干旱模糊綜合評(píng)估。第7章干旱風(fēng)險(xiǎn)管理與調(diào)控統(tǒng)，從而為決策人員提供可靠的信息，以便其及時(shí)采取相關(guān)措施降低旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)［223］。研要［232］，需要探索積極的主動(dòng)防御與應(yīng)急管理相結(jié)合、注重主動(dòng)防御，工程與非工程措系建設(shè)的干旱管理模式。 DroughtPreparednessNetwork，GDPN）正在構(gòu)建，它將為世界各地共享有關(guān)干旱管理的急方案、公眾參與、開源節(jié)流的措施和方法等方面提供良好的經(jīng)驗(yàn)交流平臺(tái)［232］技術(shù)［234］。巴西政府通過統(tǒng)一的國家家庭農(nóng)業(yè)供給計(jì)劃和旱災(zāi)補(bǔ)償金對(duì)旱災(zāi)，減輕其經(jīng)濟(jì)損失。西班牙采取分區(qū)供水、減少用水量、海水淡化等措施應(yīng)對(duì)干旱。政策（NationalDroughtPolicy），于1997年修訂，制定該政策的目的是鼓勵(lì)農(nóng)業(yè)直接生產(chǎn)策，2002年農(nóng)場(chǎng)主成立了具有200的異常事件［236］。南非的干旱管理政策主要以畜牧業(yè)為中心不斷進(jìn)行調(diào)整或變更，經(jīng)歷了從20世紀(jì)90年代前的被動(dòng)響應(yīng)到21入，加強(qiáng)中長(zhǎng)期氣象預(yù)報(bào)的研究。滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的要求［235］。近年來，隨著科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)管理模式的提出，干旱管［235］旱管理可分為3級(jí)：初級(jí)階段一般是通過各種方式引起公眾的注意（droughtwatch），次級(jí)是預(yù)警階段（droughtwarning），最高級(jí)別為應(yīng)急響應(yīng)階段（droughtemergency）。干水位等，每一個(gè)階段都有明確的節(jié)水目標(biāo)［235］。從我國的抗旱工作實(shí)踐看，干旱管理已還處于起步階段。圖7.1要求情況下追求區(qū)域上缺水程度的均化，使得干旱的破壞減到最低程度［238］；對(duì)現(xiàn)有水精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和耐旱作物新品種和生長(zhǎng)期較短的作物，逐漸改變農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)［239］，發(fā)展滴加快制定相關(guān)政策法規(guī)，依法規(guī)范抗旱行為。美國于1998年和2003基本、最重要的組成部分［241］。干旱預(yù)警的目的是通過對(duì)所在區(qū)域干旱發(fā)生、演化規(guī)律 第8章干旱演化模擬與風(fēng)險(xiǎn)調(diào)控平臺(tái)系統(tǒng)總體框架分為數(shù)據(jù)層、模型層、平臺(tái)層與功能層（見圖8.1）。數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)向模一是傳送到平臺(tái)層進(jìn)行集成顯示；功能層是平臺(tái)層的專業(yè)應(yīng)用。庫和屬性數(shù)據(jù)庫方式進(jìn)行存儲(chǔ)。空間數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)遙感影像、航拍圖片、圖層、實(shí)體模型幾何結(jié)構(gòu)和紋理圖像圖片等；屬性數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)實(shí)體屬性信息、氣象水文數(shù)據(jù)、水資源類劇烈活動(dòng)導(dǎo)致的水循環(huán)演變模擬模型——自然人工二元水循環(huán)模型，模擬和預(yù)測(cè)流域合評(píng)估模型，評(píng)估流域干旱現(xiàn)狀及其演變趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)流域干旱時(shí)空分布狀況的定量分析。在信息查詢功能中，可以查詢系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫提供的各種水文、氣象、水資源、歷史旱情、農(nóng)情、水利工程和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等屬性數(shù)據(jù)，也能獲得、數(shù)據(jù)、紋理、等空據(jù)和統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)。型數(shù)據(jù)、實(shí)體模型屬性數(shù)據(jù)、模型計(jì)算數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)、歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等以及和圖形圖片數(shù)據(jù)等，可分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和專用數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)能夠通過地理空間坐標(biāo)相互者的相互動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)需要通過建立各類數(shù)據(jù)間的邏輯和拓?fù)潢P(guān)系來實(shí)現(xiàn)?？臻g數(shù)據(jù)庫管理利用TerraVista軟件來實(shí)現(xiàn)，它能夠以工程項(xiàng)目的方式對(duì)地理數(shù)據(jù)進(jìn)瑪河流域數(shù)字高程模型分辨率為90的格式，利用S 9.3軟件將格式轉(zhuǎn)換為格式，導(dǎo)入到新建工程后自動(dòng)轉(zhuǎn)換為x格式。ooge h提供了大量且精度能夠滿足三維顯示要求的遙感影像數(shù)據(jù)源，利用影像自動(dòng)提取工具，設(shè)置瑪河流域邊界圍與最高分辨率，就能實(shí)現(xiàn)遙感影像的分塊提取與合成，生成格式的圖片，同時(shí)生成文本文件記錄遙感影像范圍與地理坐標(biāo)系參數(shù)；經(jīng)過配準(zhǔn)后以oge po方式入到工程項(xiàng)目中，并自動(dòng)轉(zhuǎn)換為格式的紋理圖片；在opcgy中設(shè)置紋理圖片的范圍參數(shù)，與數(shù)字高程模型進(jìn)行空間位置的匹配。研究區(qū)的水系、道路、植被、志性建筑物、居民區(qū)等矢量數(shù)據(jù)用來表現(xiàn)三維場(chǎng)景的細(xì)部特征，根據(jù)需求選擇描述相應(yīng)象的矢量數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為a能夠識(shí)別的文件格式。矢量數(shù)據(jù)利用a提TerraVista軟件平臺(tái)提供的三維模型有限，瀏覽重點(diǎn)關(guān)注的物體時(shí)，需要軟件模型庫TerraVista提供了矢量要素模板，不但實(shí)現(xiàn)三維模型的智能定位，而且能與周圍地形無縫 并設(shè)置footprint；將建好的OpenFlight格式模型以O(shè)penFlightConverter方式導(dǎo)入已建的TerraVista；復(fù)制一個(gè)點(diǎn)狀模板作為替換模板，將其代碼更改為testmodel，作為模板的索引名；將替換模板的Model屬性中已有模型用ModelLibrary中的自建模型代替，實(shí)現(xiàn)自建 Integrated實(shí)現(xiàn)自建模型與周圍地形的無縫集成；在SetPointElevations中設(shè)置自建模型的TerraVista提供的ComplexRiver/Stream生成工具，可以方便地在地形中無縫嵌入渠道，自 而且還需要紋理和幾何模型的無縫融合。TerraVista提供了網(wǎng)格加密和高分辨率紋理插塊，先使用矢量編輯器VectorEditor將其勾勒出并設(shè)置為面狀矢量實(shí)體，將其標(biāo)識(shí)為HiResTextureInset和HighPolygonBudgetInset模塊，分別在其MetersPerPixel屬性中設(shè)置目標(biāo)分辨率、在TriangleBudget屬性中設(shè)置滿足需求的三角形數(shù)目。最高分辨率取決于紋理文件a利用了混合建模的思想，充分結(jié)合規(guī)則網(wǎng)格和不規(guī)則網(wǎng)格的優(yōu)勢(shì)，以構(gòu)造基于視點(diǎn)變化的連續(xù)多分辨率地形結(jié)構(gòu)，提高實(shí)時(shí)仿真模擬的效率。a 使用oyuo工具對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行剖分，其中需要設(shè)置多重細(xì)節(jié)的數(shù)量、可視距離、網(wǎng)格的大小和每個(gè)網(wǎng)格中的三角網(wǎng)密度，各層次地形網(wǎng)格則對(duì)應(yīng)輸出相應(yīng)網(wǎng)格大小和精度的紋理圖片。大范圍地形是按照分塊的方式統(tǒng)一生成，這些方塊以規(guī)則的行列號(hào)命名方式存儲(chǔ)在盤空間內(nèi)，并以外部引用節(jié)點(diǎn)的方式集成在.文件中，每個(gè)塊內(nèi)三角網(wǎng)密度和紋理分辨率相同，盡可能地滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求。按照上述方式對(duì)瑪河流域地形參數(shù)和矢數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生成瑪河流域三維場(chǎng)景（見圖8.2）。圖8.2空間數(shù)據(jù)采用pngh格式的三維數(shù)據(jù)模型按照其幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲(chǔ)。從基礎(chǔ)的三個(gè)實(shí)體標(biāo)識(shí)加以區(qū)分，保證了空間數(shù)據(jù)記錄的唯一性，同時(shí)可為實(shí)體屬性的數(shù)據(jù)提供關(guān)聯(lián)信息。儲(chǔ)在一個(gè)表中，模型計(jì)算結(jié)果則另建表格加以存儲(chǔ)，并通過區(qū)域字段保證記錄數(shù)據(jù)的唯一性。GVS（GeneralVisualizationSystem）是實(shí)時(shí)三維仿真軟件開發(fā)和系統(tǒng)集成的高級(jí)應(yīng)用圖8.3OpenGVS樹狀結(jié)構(gòu)由一個(gè)父節(jié)點(diǎn)開始，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)子節(jié)點(diǎn)子對(duì)象。pn主要依中加載或刪除。要求，而且要具備良好的交互性。本書在圖形工作站的硬件支撐下，基于VisualC++在圖8.4圖8.5系統(tǒng)運(yùn)行是利用系統(tǒng)函數(shù)_y_po（）調(diào)用用戶函數(shù)_u_po（），在每幀采用類似方法進(jìn)行圖形仿真。 成的紋理圖像，以及分形生成的紋理圖像等。其中最理想的圖像是真彩色航空遙感圖像場(chǎng)景漫游通過對(duì)視點(diǎn)攝像機(jī)的空間位置和旋轉(zhuǎn)角度控制來實(shí)現(xiàn)。pn提供了控制視點(diǎn)變化的接口函數(shù)，在圖形回調(diào)中，通過編寫攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)規(guī)則實(shí)現(xiàn)在漫游察到物體細(xì)節(jié)，需走近物體近距離觀察，此時(shí)需放慢瀏覽速度。圖8.6為水平視角的慢速度漫游，圖8.7為垂直視角的快速度漫游。圖8.6圖8.7有選擇地加以調(diào)用（切換）；渡，不存在切換問題。兩種建立方法的技術(shù)是一致的。圖8.8為不同細(xì)節(jié)層